Endüstri Mühendisliği ABD Programı : Endüstri Mühendisliği PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN ...

79 Pages·2012·1.58 MB·Turkish

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ŞEHİR İÇİ ULAŞIMIN İYİLEŞTİRİLMESİ İÇİN ESNEK ÇALIŞMA SAATİ
YAKLAŞIMINA DAYALI OLARAK GELİŞTİRİLEN MATEMATİKSEL
MODEL VE DEĞİŞKEN KO MŞU ARAMA ALGORİTMASI

YÜKSEK LİSANS
Zehra DURAK

Anabilim Dalı : Endüstri Mühendisliği ABD

Programı : Endüstri Mühendisliği

Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Özcan MUTLU

AĞUSTOS 2012

ÖNSÖZ
Bu çalışmada, trafiğin sıkışık olduğu zirve saatleri daha geniş bir zaman dilimine
yayarak saat başına düşen yolculuk talebini dengelemek ve dolayısıyla sıkışıklığı
azaltmak için, çalışma saatlerinin kademeli olarak düzenlenmesi konusu ele
alınmıştır. Bu amaçla, kademelendirme kararlarının alınmasını sağlayacak tamsayılı
hedef programlama tabanlı bir matematiksel model geliştirilmiş ve büyük boyutlu
problemler için değişken konşuluk arama algoritması önerilmiştir.
Bu çalışmanın gerçekleşme sürecinde bana yol gösteren, değerli zamanını ve
bilgisini esirgemeyen Değerli Danışman Hocam Yrd. Doç. Dr. Özcan MUTLU’ya,
Çalışmalarım sırasında bana destek olan Sayın Hocalarım Prof. Dr. Aşkıner
GÜNGÖR’e, Prof. Dr. Osman KULAK’a, Yrd. Doç. Dr. Semih COŞKUN’a, Yrd.
Doç. Dr. A. Ayça SUPÇİLLER’e,
Gerek fikirleri ile gerekse manevi destekleri ile hep yanımda olan sevgili çalışma
arkadaşlarım ve değerli hocalarım, Arş. Gör. Hasan AKYER’e ve Arş. Gör. Olcay
POLAT’a,
Bu tezin gerçekleşmesinde 2010FBE021 numaralı proje ile destek sağlayan
Pamukkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimine,
Son olarak, bana daima güvenip, her zaman yanımda olan İ. Edip TAŞCI’ya, Gülnur
TAŞCI’ya, M. Burak TAŞCI’ya ve Sevgili Eşim Murat DURAK’a sonsuz
teşekkürlerimi sunarım.

Ağustos 2012 Zehra DURAK

(Endüstri Mühendisi)

iii
İÇİNDEKİLER
Sayfa
1. GİRİŞ..................................................................................................................1
2. ULAŞIM TALEP YÖNETİMİ...........................................................................4
2.1 Ulaşım Talep Yönetiminin Ortaya Çıkışı ve Tanımı....................................... 4
2.2 Ulaşım Talep Yönetimi Stratejilerinin Sınıflandırılması.................................. 6
2.3 Ulaşım Talep Yönetimi Önlemleri.................................................................. 7
2.3.1 Ulaşım ihtiyacının yolculuk yapmadan karşılanması.................................8
2.3.2 Ulaşım talebinin sınırlandırılması ve verimli ulaşım türlerine kaydırılması........8
2.3.3 Ulaşım talebinin dengelenmesi ve düzenlenmesi.....................................10
2.3.3.1 Ulaşım talebinin mekanda dağılımın düzenlenmesi 10
2.3.3.2 Ulaşım talebinin zaman içindeki dağılımın düzenlenmesi 11
2.3.3.3 Sıkışıklık yönetimi 11
3. DEĞİŞKEN KOMŞU ARAMA........................................................................20
3.1 DKA Algoritmasının Adımları......................................................................21
3.1.1 Başlangıç adımı......................................................................................21
3.1.1.1 Komşuluk yapılarının belirlenmesi 22
3.1.1.2 Başlangıç çözümünün bulunması 22
3.1.1.3 Durma koşulunun belirlenmesi 22
3.1.2 Karıştırma (Shaking)..............................................................................23
3.1.3 Yerel arama (Local Search)....................................................................23
3.1.4 Hareket et ya da dur (Move or Not)........................................................24
3.1.5 Çeşitlendirme (Diversification)...............................................................24
3.2 DKA Algoritmasının Türleri..........................................................................24
3.2.1 Değişken komşu iniş (Variable neighborhood descent)...........................25
3.2.2 Temel değişken komşu arama (Basic variable neighborhood search)......25
3.2.3 Genel değişken komşu arama (General variable neighborhood search)...25
3.2.4 İndirgenmiş değişken komşu arama (Reduced variable neighborhood
search)............................................................................................................25
3.2.5 Ayrıştırmalı değişken komşu arama (Variable neighborhood
decomposition search).....................................................................................26
3.2.6 Esnek değişken komşu arama (Skewed variable neighborhood search)...26
3.3 Literatürde DKA Metasezgiselinin Kullanımı................................................27
4. MODEL ÖNERİSİ VE MODELİN FORMÜLASYONU...............................31
4.1 Problemin Tanımı ve Varsayımlar.................................................................31
4.2 Problemin Modeli ve Formülasyonu..............................................................33
5. ÖNERİLEN MODELİN DEĞİŞKEN KOMŞULUK ARAMA
ALGORİTMASI İLE ÇÖZÜLMESİ...................................................................37
5.1 Önerilen DKA Algoritması............................................................................37
5.1.1 Başlangıç Çözümü..................................................................................39
5.1.2 Komşuluk Yapıları.................................................................................39
iv
5.1.2.1 İkili yer değiştirme operatörü 39
5.1.2.2 Yerine koyma operatörü 40
5.1.2.3 Ters çevirme operatörü 40
5.1.2.4 Aralıklı yerine koyma operatörü 40
5.1.3 Karıştırma ..............................................................................................41
5.1.4 Yerel Arama...........................................................................................41
5.1.5 Hareket Et ya da Dur..............................................................................41
5.1.6 Çeşitlendirme.........................................................................................41
5.1.7 Durma Kriteri.........................................................................................42
5.2 DKA algoritması için deneysel sonuçlar........................................................42
6. SONUÇ VE ÖNERİLER..................................................................................51
KAYNAKLAR......................................................................................................53
EKLER..................................................................................................................57
v
KISALTMALAR
UTY : Ulaşım Talep Yönetimi
DKA : Değişken Komşu Arama
DKİ : Değişken Komşu İniş
TDKA : Temel Değişken Komşu Arama
GDKA : Genel Değişken Komşu Arama
İDKA : İndirgenmiş Değişken Komşu Arama
ADKA : Ayrıştırmalı Değişken Komşu Arama
EDKA : Eğri Değişken Komşu Arama
GSP : Gezgin Satıcı Problemi

vi
TABLO LİSTESİ
Tablolar
2.1 : Çağdaş ve geleneksel yaklaşımlar arasındaki temel farklılıklar 5
2.2 : UTY stratejilerinin sınıflandırılması ve etkinlikleri 7
4.1 : Örnek probleme ait yolların bilgisi 35
4.2 : Örnek probleme ait ulaşım talep bilgisi 35
4.3 : Örnek probleme ait yol kullanım bilgisi 35
4.4 : Örnek probleme ait hedef noktaların işe başlama zamanı bilgisi 36
4.5 : Örnek problemin çözümü sonucunda, yolların kapasite ve hedef yoğunluk
değerlerinden sapma miktarları 36
5.1 : Parametre testi sonuçları 44
5.2 : Veri setlerinin detayları 45
5.3 : Problemlerin sezgisel algoritma ile çözüm sonuçları 47
5.4 : 15, 16, 17 ve 18 nolu problemlerin sezgisel algoritma ve matematiksel model ile
çözüm sonuçları 49

vii
ŞEKİL LİSTESİ
Şekiller
3.1 : DKA algoritmasının temel adımları.................................................................21
4.1 : Problemin şebeke gösterimi............................................................................31
5.1 : Önerilen DKA algoritması..............................................................................38
5.2 : Önerilen DKA algoritmasına ait başlangıç çözümü örneği...............................39
5.3 : İkili yer değiştirme operatörü uygulaması........................................................39
5.4 : Yerine koyma operatörü uygulaması...............................................................40
5.5 : Ters çevirme operatörü uygulaması.................................................................40
5.6 : Aralıklı yerine koyma operatörü uygulaması...................................................41
5.7 : Yarılamalı yerine koyma operatörü uygulaması...............................................42

viii
SEMBOL LİSTESİ
T k amacı için belirlenmiş hedef düzeyi
k
p hedeften pozitif yönde sapma
k
p hedeften negatif yönde sapma
n
v pozitif yönde sapma için ağırlığı değeri
k
w negatif yönde sapma için ağırlığı değeri
k
i Başlangıç düğümü
j Hedef düğümü
k Yol
l Zaman periyodu
m Başlangıç düğümü sayısı
n Hedef düğümü sayısı
p Yol sayısı
q Zaman periyodu sayısı
w Ceza katsayısı
a i düğümünden j düğümüne giden araç sayısı
ij
g i’den j’ye k yolunun kullanılma durumu
ijk
b k yolunun kapasite değeri
k
d k yolunun hedef yoğunluk değeri
k
p - Kapasite değerinden negatif sapmalar
lk
p + Kapasite değerinden pozitif sapmalar
lk
s - Hedef yoğunluk değerinden negatif sapmalar
lk
s + Hedef yoğunluk değerinden pozitif sapmalar
lk
x j düğümünün l. zaman diliminde açılma durumu
jl

ix